2024届高考一轮复习 第九章 有机化学 第7讲 生物大分子与合成高分子 课件（共82张PPT）

(共82张PPT)
第7讲 生物大分子与合成高分子(基础落实课)
逐点清(一) 糖类
(一)糖的组成和分类
[注意] ①糖不一定均符合通式Cm(H2O)n，如脱氧核糖(C5H10O4)；符合通式Cm(H2O)n的有机物不一定均是糖类，如乙酸(C2H4O2)；②不是所有的糖都有甜味，有的糖有甜味，如葡萄糖等；有的糖没有甜味，如纤维素等。
(二)单 糖
1．葡萄糖
易溶于水的无色晶体，有甜味 结构 葡萄糖分子式为__________，分子中含有醛基，属于醛糖。分子中含有5个羟基，其结构简式为____________________，属于多羟基醛
化学性质 ①醛基性质(还原糖)：在碱性条件下，与银氨溶液混合水浴加热，有______出现；与新制Cu(OH)2共热，有__________出现。
②羟基性质：与活泼金属反应，与羧酸发生酯化反应等
C6H12O6
CH2OH(CHOH)4CHO
银镜
砖红色沉淀
续表
2．果糖
存在和应用 在水果和蜂蜜中含量较高，比蔗糖的甜度高，应用于食品和医药的生产中
性质和结构 ①无色晶体，易溶于水，吸湿性强。
②分子式为__________，是________的同分异构体。
③果糖是一种多羟基酮，属于酮糖
C6H12O6
葡萄糖
3.核糖与脱氧核糖
作用 它们分别是生物体的遗传物质_____________ (RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分
结构 它们都是含有5个碳原子的单糖。核糖分子式为_________，结构简式为CH2OH(CHOH)3CHO；脱氧核糖分子式为C5H10O4 ，结构简式为_________________________
核糖核酸
C5H10O5
CH2OH(CHOH)2CH2CHO
(三)二 糖
1．蔗糖
C12H22O11
葡萄糖
果糖
2.麦芽糖
C12H22O11
葡萄糖
[注意] ①蔗糖和麦芽糖二者分子式相同，但是结构不同，属于同分异构体。②乳糖也是二糖，乳糖经发酵可生成乳酸。
(四)多 糖
1．淀粉和纤维素的结构特点
(1)它们是由大量葡萄糖单元相互连接组成的天然有机高分子化合物。
(2)淀粉和纤维素的分子式可以表示为(C6H10O5)n，也可以表示为[C6H7O2(OH)3]n，因为二者的n值不同，所以组成和结构也不同，不属于同分异构体。
2．淀粉
3．纤维素
醇羟基
硝酸纤维
醋酸纤维
[注意] 淀粉和纤维素都不能被新制氢氧化铜等弱氧化剂氧化，属于非还原糖。
[题点考法·全面练通]
题点(一) 糖类的组成、结构与性质
1．下列有关糖类的叙述正确的是 ( )
A．糖类都具有甜味
B．糖类都含有羰基，对新制氢氧化铜等弱氧化剂表现出还原性
C．糖类的组成都符合Cm(H2O)n的通式
D．糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物
解析：淀粉、纤维素等无甜味，A错；
淀粉、蔗糖等不能被新制氢氧化铜氧化，B错；
脱氧核糖不符合通式，C错误。
答案：D
2.(2022·广东等级考)我国科学家进行了如图所示的碳循环研究。下列说法正确的是 ( )
A．淀粉是多糖，在一定条件下能水解成葡萄糖
B．葡萄糖与果糖互为同分异构体，都属于烃类
C．1 mol CO中含有6.02×1024个电子
D．22.4 L CO2被还原生成1 mol CO
解析：淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的多糖，在一定条件下水解可得到葡萄糖，故A正确；葡萄糖与果糖的分子式均为C6H12O6，结构不同，二者互为同分异构体，但含有O元素，不属于烃类，故B错误；1个CO分子含有14个电子，则1 mol CO中含有14×6.02×1023个电子，故C错误；未指明气体处于标准状况下，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量，故D错误。
答案：A
题点(二) 糖类的性质实验探究
3．(2021·山东等级考)某同学进行蔗糖水解实验，并检验产物中的醛基，操作如下：向试管Ⅰ中加入1 mL 20%蔗糖溶液，加入3滴稀硫酸，水浴加热5分钟。打开盛有10%NaOH溶液的试剂瓶，将玻璃瓶塞倒放，取1 mL溶液加入试管Ⅱ，盖紧瓶塞；向试管Ⅱ中加入5滴2%CuSO4溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ，用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处 ( )
A．1 B．2 C．3 D．4
解析：第1处错误：利用新制氢氧化铜溶液检验蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基时，溶液需保持弱碱性，否则作水解催化剂的酸会与氢氧化铜反应，导致实验失败，题干实验过程中蔗糖水解后溶液未碱化；第2处错误：NaOH溶液具有强碱性，不能用玻璃瓶塞，否则NaOH与玻璃塞中SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3，会导致瓶盖无法打开。
答案：B
4.有以下实验过程。
结合实验过程，下列结论正确的是 ( )
A．淀粉尚有部分未水解
B．淀粉已完全水解
C．淀粉没有水解
D．淀粉已发生水解，但不知是否完全水解
解析：淀粉遇到碘变蓝色，淀粉液在酸性环境下发生水解生成葡萄糖水解液，加入氢氧化钠溶液调节溶液呈碱性，再加入碘水，因为碘水能够与氢氧化钠反应，所以不能通过溶液不变蓝说明溶液中没有淀粉，在碱性环境下加入新制备的氢氧化铜，产生砖红色沉淀，说明水解液中含有葡萄糖，说明淀粉已经水解，所以通过实验能够证明淀粉已经水解，但是否水解完全无法确定。
答案：D
[思维建模]
(1)在酸性条件下糖类水解产物(葡萄糖)检验时，水解液要加碱中和至碱性。
(2)淀粉水解程度的检验
①实验步骤
②实验现象及结论
现象A 现象B 结论
a 未出现银镜 溶液变蓝色 淀粉尚未水解
b 出现银镜 溶液变蓝色 淀粉部分水解
c 出现银镜 溶液不变蓝色 淀粉完全水解
逐点清(二) 蛋白质 核酸
(一)蛋白质
1．氨基酸的分子结构
(1)氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被_____取代得到的化合物。分子中既含有______又含有______。
(2)天然氨基酸几乎都是α－氨基酸，其结构简式可以表示为_____________。α－氨基酸除甘氨酸外，一般均含有连接4个不同原子或原子团的手性碳原子，具有对映异构体。
氨基
羧基
氨基
2．氨基酸的性质
(1)物理性质：天然氨基酸均为_____晶体，熔点_____，一般都能溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
无色
较高
(2)化学性质
两性 氨基酸分子中含有酸性基团___________，碱性基团_______，氨基酸是两性化合物，能与酸、碱反应生成盐。如甘氨酸与HCl和氢氧化钠反应的化学方程式分别为
—COOH
—NH2
续表
肽键
两个
蛋白质
3．蛋白质的组成、结构与性质
(1)蛋白质的组成
蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子。主要含有C、H、O、N、S等元素，属于天然________化合物。
高分子
(2)蛋白质的性质
水解 在酸、碱或酶的作用下最终生成_________
两性 含有_______显碱性和含有_________显酸性
盐析 某些浓的无机盐可降低蛋白质的溶解度而使蛋白质从水溶液中析出，为______过程。可用于分离提纯蛋白质
变性 加热、加压、搅拌、振荡、超声波、紫外线、放射线和强酸、强碱、重金属盐、乙醇、甲醛等条件下，一些有机物会使蛋白质变性，属于________过程。是杀菌、消毒的原理
显色反应 含苯环的蛋白质遇浓硝酸，加热显黄色——蛋白质的检验方法
燃烧 有__________的气味——检验毛、丝纺织品
氨基酸
—NH2
—COOH
可逆
不可逆
烧焦羽毛
(3)酶
概念 一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机化合物，其中绝大多数是蛋白质
催化特点 条件温和，不需加热
具有高度的________性
具有高效________作用
专一
催化
(4)蛋白质盐析和变性的比较
盐析 变性
条件 较浓的轻金属盐或铵盐溶液，如(NH4)2SO4、Na2SO4溶液等 加热、紫外线、放射线、重金属盐、强酸、强碱、甲醛等
特点 可逆，蛋白质仍保持原有活性 不可逆，蛋白质已失去原有活性
应用 分离、提纯蛋白质，如向蛋白质溶液中加入饱和Na2SO4[或(NH4)2SO4]溶液，使蛋白质析出 消毒、灭菌，给果树施用波尔多液，保存动物标本等
(二)核酸——生物大分子
天然核酸根据其组成中所含戊糖不同，分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，它们对遗传信息的储存和传递、蛋白质的生物合成等起着决定性作用。
1．核糖核酸的形成
2．脱氧核糖核酸的形成
[题点考法·全面练通]
题点(一) 氨基酸与蛋白质的结构性质
1．人类借助于超高分辨率荧光显微镜可以观察到单个的蛋白质分子。下列有关叙述不正确的是 ( )
A．蛋白质中含有碳、氢、氧、氮等元素
B．蛋白质属于高分子化合物
C．蛋白质可完全水解生成氨基酸
D．并不是所有的蛋白质都能水解，有些蛋白质在
适当的条件下不能水解
解析：蛋白质都可以水解最终生成对应的氨基酸。
答案：D
2．下列关于蛋白质的叙述不正确的是 ( )
①蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液有蛋白质析出，即使再加入水也不溶解
②人工合成的具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的
③重金属盐能使蛋白质变性，所以误食重金属盐会中毒
④浓硝酸溅在皮肤上使皮肤呈黄色，是由于浓硝酸与蛋白质发生了显色反应
⑤蛋白质溶液里的蛋白质分子能透过半透膜
⑥灼烧可以用来检验蛋白质
⑦酶是一种重要的蛋白质，在高温下有很强的活性，几乎能催化人体中的各类反应
A．①④ B．①④⑤
C．①⑤⑦ D．⑤⑥⑦
解析：蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液有蛋白质析出，此过程为蛋白质的盐析，蛋白质没有失去生理活性，加水后可以继续溶解，①错误；蛋白质溶液里的蛋白质分子属于高分子，不能透过半透膜，⑤错误；酶是一种生物催化剂，具有高度的专一性，一种酶只能催化一类化学反应，不能催化身体中的各类反应，⑦错误。
答案：C
3．(2022·北京等级考)高分子Y是一种人工合成的多肽，其合成路线如下。
下列说法不正确的是 ( )
A．F中含有2个酰胺基
B．高分子Y水解可得到E和G
C．高分子X中存在氢键
D．高分子Y的合成过程中进行了官能团保护
答案：B
[思维建模] 氨基酸的成肽规律
题点(二) 核酸的组成、结构与生物功能
4．下列关于核酸的说法正确的是 ( )
A．核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的小分子有机化合物
B．组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
C．RNA是生物遗传信息的载体，还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂
D．对核酸的结构和生物功能的研究有助于认识生命活动规律
答案：D
5．对某个DNA分子进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的54%，又知该DNA的一条链(A链)所含的碱基中腺嘌呤占28%，问与A链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )
A．26% B．24% C．18% D．11%
解析：鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的54%，可知G＝C＝27%、A＝T＝50%－27%＝23%。又因DNA的一条链(A链)所含的碱基中腺嘌呤占28%，假设每条链有100个碱基，两条链共含腺嘌呤等于200×23%＝46，A链中腺嘌呤的数量等于100×28%＝28，则另一条链中腺嘌呤数为18，占该链全部碱基数的18%，C正确。
答案：C
[归纳拓展] 碱基互补配对的两个规律
逐点清(三) 合成高分子
(一)合成高分子的基本方法
1．高分子的特点
(1)高分子的相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在104以上。
(2)高分子的相对分子质量是一个平均值，聚合反应得到的是分子长短不一的混合物。
[注意] 因为n值不确定，所以高分子化合物的成分也不确定，所以不是纯净物，一般认为是混合物。
2．加成聚合反应
(1)概念：由单体分子间通过_______反应生成高分子的反应称为加成聚合反应，简称_______反应。反应生成的聚合物称为_____________，简称加聚物。
(2)加聚物的组成与结构(以聚氯乙烯为例)
已知聚氯乙烯的结构简式为 。
加成
加聚
加成聚合物
单体 能合成高分子的小分子物质称为单体。由此可知聚氯乙烯的单体是____________
链节 高分子链中可重复的结构称为链节，又称重复结构单元。聚氯乙烯的链节是________________
聚合度 高分子链中含有的_______数目称为聚合度，通常用n表示
加聚物的平均相对分子质量 加聚物的平均相对分子质量＝链节的相对质量×n
CH2==CHCl
—CH2—CHCl—
链节
3．缩合聚合反应
(1)概念：由单体分子间通过______反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应，简称______反应。反应生成的聚合物称为___________，简称缩聚物。
(2)反应特点
①在生产缩聚物的同时，还伴有_______的副产物(如H2O等)的生成。
②大多缩聚反应是_____反应，为提高产率，并得到具有较高聚合度的缩聚物，需要及时移除反应产生的小分子副产物。
缩合
缩聚
缩合聚合物
小分子
可逆
(3)缩聚物的结构简式
书写缩聚物的结构简式时，一般在方括号外侧写出端基原子或原子团。例如，
(4)缩聚反应方程式的书写
①各单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致，大部分化学方程式中的都是n。
②注意生成的小分子的物质的量：由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为(n－1)；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为(2n－1)。如：
(二)高分子材料
1．高分子材料的分类
2．通用高分子材料
(1)塑料：塑料的主要成分是合成树脂，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等。塑料可分为：
热塑性塑料 性能：可以反复加热熔融加工
实例：聚乙烯、聚氯乙烯等
热固性塑料 性能：不能加热熔融，只能一次成型
实例：酚醛树脂等
①聚乙烯
分类 低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)
结构与性能的关系 高分子链之间的作用力与链的长短有关，高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子链之间的作用力越大，软化温度和密度越高
应用 低密度聚乙烯可做食品包装袋等，高密度聚乙烯较硬，可做瓶、桶、板、管与棒材等。超高相对分子质量聚乙烯，具有高强度和高耐磨性，使用温度范围广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等
[注意] 聚乙烯不属于纯净物。聚乙烯中没有碳碳双键，所以不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。高、低密度聚乙烯加热均可熔融。
合成方法 在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛发生反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构的高分子。具体反应如下：
在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应生成_______结构的酚醛树脂
②酚醛树脂
网状
性能及应用 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。可用于生成烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料
续表
(2)合成纤维
①聚酯纤维
合成方法 合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶，是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生成，化学方程式为
性能与应用 涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透气性和吸湿性差。涤纶大量应用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物，以及工业用纤维制品等
②聚酰胺纤维
合成方法 聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，由己二胺和己二酸发生缩聚反应生成聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)，化学方程式为
性能及应用 聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。可用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等
(3)合成橡胶
①性能及应用：橡胶是一类具有弹性的物质，在外力作用下，橡胶的形状会发生改变，去除外力后又能恢复原来的形状。橡胶在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有着独特的优势。广泛应用于工业、农业、国防、交通及日常生活的方方面面。
②顺丁橡胶
合成方法 顺丁橡胶是以1,3－丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应，得到以顺式结构为主的聚合物，化学方程式为
橡胶的硫化 呈线型结构的橡胶，分子链较柔软，性能较差。将其与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把______结构连接为______结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎
线型
网状
3．功能高分子材料
(1)高吸水性树脂
①应用：可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。可以用于婴幼儿纸尿裤等。
②合成思路：一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；二是合成新的带有强亲水基团的高分子。
③淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在淀粉或纤维素的主链上再接入带有_________基团的支链，提高吸水性能。例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉－聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
④用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。例如，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
强亲水
(2)高分子分离膜
性能 分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的
分类 分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，可用于分离不同的物质
主要材料 主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等
应用 广泛应用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域
[题点考法·全面练通]
题点(一) 聚合反应及单体的判断
1．(2022·山东等级考)下列高分子材料制备方法正确的是 ( )
解析：聚乳酸是由乳酸[HOCH(CH3)COOH]分子间脱水缩聚而得，即发生缩聚反应，A错误；聚四氟乙烯是由四氟乙烯(CF2==CF2)经加聚反应制备，B正确；尼龙－66是由己二胺和己二酸经缩聚反应制得，C错误；聚乙烯醇
由聚乙酸乙烯酯 发生水解反应制得，D错误。
答案：B
A．Y的分子式为C15H18O2
B．Y的分子结构中有2个羟基
C．X与Y生成R的反应是缩聚反应
D．X的同分异构体中能与NaHCO3溶液反应产生气体的有4种(仅考虑构造异构)
答案：A
[思维建模] 高聚物单体的推断方法
推断单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，并找准分离处。
(1)加聚产物单体判断
加聚产物的主链一般全为碳原子，按“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”的规律画线断键，然后半键闭合、单双键互换。
题点(二) 高分子材料及应用
3．(2021·河北等级考)高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是 ( )
A．芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素
B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层
C．淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质
D．大豆蛋白纤维是一种可降解材料
解析：芦苇的主要成分是纤维素，可用于制造黏胶纤维，A说法正确；聚氯乙烯有毒，不能用于制作不粘锅的耐热涂层，不粘锅的耐热涂层是聚四氟乙烯等耐热材料，B说法错误；淀粉是天然高分子物质，其相对分子质量可达几十万，C说法正确；大豆蛋白纤维可降解，D说法正确。
答案：B
4．(2022·湖南等级考)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料，其合成路线如下：
下列说法错误的是 ( )
A．m＝n－1
B．聚乳酸分子中含有两种官能团
C．1 mol乳酸与足量的Na反应生成1 mol H2
D．两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
答案：B
谢
谢
观
看